Fırtına dalgası

Fırtına dalgası, deniz yüzeyinin fırtına veya kasırga gibi bir alçak basınç sistemi nedeniyle kabarması. Fırtına dalgaları, başlıca rüzgârın deniz yüzeyini itmesi sonucu dalgaların deniz seviyesi üzerinde yuğulmasıyla oluşur. Bizzat (rüzgâr etkisi olmadan) alçak basınç ve suyun derinliği de fırtına dalgalarının oluşmasında etkilidir.

Gel-git kabarması kıyısal su taşkını ya da tsunami benzeri yükselen sudan kaynaklanan bir olgudur ve şiddeti dalgalarının sürelerinden su gövdesinin fırtınaya oranının uyumundan ve sığlığından etkilenen düşük basınçlı ısı sistemleri (tropikal siklon ve güçlü ekstra tropikal siklon) ile ilişkilendirilir. Çoğu kayıplar gel-git kabarmasının sonucu olarak tropikal siklonlar boyunca oluşur.

Gel-git kabarmasının oluşmasına katkısı olan iki meteorolojisel olgu fırtınanın
içine doğru spiral çizen uzun feç
rüzgârları ve su kubbelerinden kaynaklanan ve fırtına merkezine doğru süzülen
düşük basınçtır. İkinci etki ise en yoğun tropikal sistemlerle ilişkilendirilen
meteotsunamilerin zararlarından sorumludur.

Tarihsel fırtına kabarmaları
Bay- Bengal bölgesinde 500.000 kadar insanın ölümüne yol açan en ölümcül
gel-git kabarması 1970 yılında Bhola siklonunda kaydedilmiştir. Bay-Bengal
bölegisinin deniz seviyesinin altında olan kıyısı onu tropikal siklonlardan
kaynaklanan gel-git kabarmalarına açık dayanıksız hale getirir. Yirmi birinci yüzyılda meydana gelen en
ölümcül gel-git kabarması Nargis Siklonunda meydana geldi ve Myanmar da Mayıs
2008'de 138.000 den fazla insanı öldürdü. Bu yüzyıldaki bir diğer en ölümcül
gel-git ise Haiyan tayfunu idi ve merkez Filipinlerde 2013 yılında 3.600'den
fazla insanın ölmesine be tahmini 14 milyar dolardan fazla ekonomik kayıplar
yaşanmasına sebep oldu.

1900 yılındaki Galveston fırtınası, Texas, Galvestonu vuran 4. Kategori fırtınası, kıyıya yıkıcı bir
dalgalanam sürdü – 6.000 ile 12.000 arasında can kaybına yol açtı- ve Birleşik
Devlet'lerdeki en ölümcül doğal felaket olarak tarihe geçti.

Tarihte kaydedilen en yüksek dalga fırtına gel-git, Mahine siklonu
tarafından 1899 yılında üretildi: 13 Bathurst Bay, Avusturya da 13 metre olduğu
tahmine edilmektedir ancak 200 yılında yayınlanan çalışma bunların çoğunluğunun
dik kıyısal topolojiden kaynaklanan dalga tırmanması olabileceğini görüşündeydi.
Amerika Birleşik Devletleri'nde, kaydedilen en büyük fırtınalardan biri 2005 yılında Waveland, Bay st Louis (13 metre), Diamondhead
(10 metre) and Pass Christian (12 metre) in Mississippi yaşam alanlarında 8
metreden daha fazla gel-git kabarması oluşturan maksimum gel-git Katrina kasırgası tarafından
oluşturuldu. Bir diğer kaydedilmiş fırtına
ise Ekim 2012'de New York şehrinde meydana gelen Sandy kasırgası idi ve 4,2
metrelik bir dalga boyuna sahipti.

Mekanik
Fırtına süresince dalga boylarının değişmesi olayında en az beş farklı işlem dahil edilebilir: basınç
etkisi, direkt rüzgâr etkisi, Dünya'nın dönmesinin etkisi, dalgaların etkisi ve yağmur etkisi. Tropikal siklonun basınç etkileri, açık okyanuslardaki su
seviyelerinin düşük atmosferik bölgelerde düşmesine, yüksek basınçlı bölgelerde yükselmesine neden olur. Artan su seviyesi düşük atmosferik basıncı yok eder ki
Su yüzeyinin altında bazı düzlemde toplam basınç sabit kalır. Bu etki deniz seviyesinden yükseldikçe her bir milibar için 10 mm artar.

Güçlü yüzey rüzgârları adı verilen bir etki ile yüzey dalgalarının 45 derecelik açıya sahip
olmasına neden olurlar. Rüzgâr stresleri “rüzgâr ayarlaması” olarak bilinen, su
seviyelerinin rüzgâr yönünde artmasına, rüzgâr yönünün tersine azalmasına neden
olan bir eğilimdir. Bu suyu çanağın bir tarafına kendi rüzgârının yönünde
üflemesiyle gerçekleşir. Çünkü Ekman Spirali'nin etkileri su boyunca dikey
olarak yayılır, etki derinlikle ters orantılıdır. Bir açık sahilde basınç etkisi ve “rüzgâr
ayarlaması” baylara astronomik medcezir ile aynıdır.

Dünyanın dönmesi, dalgaları Kuzey Yarım Küre
de sağa doğru eğen Güney yarım Küre de sola doğru eğen Coriolis etkilerine
neden olur. Bu eğilme dalgaların kıyı ile daha dik bir şekilde iletişime
geçirdiği zaman, bu durum dalgalanmayı güçlendirir ve dalgayı kıyıdan eğdiği
zaman, dalgalanmayı azaltıcı bir etkiye sebep olur.

Dalgaların etkisi, doğrudan
rüzgâr tarafından güçlendirildiği zaman, fırtınanın rüzgâr gücü kaynaklı
dalgalarından bağımsızdır. Güçlü rüzgâr, geniş güçlü dalgaları hareketi yönünde
hızlandırır. Bu yüzey dalgaları açık sularda oldukça küçük su taşımasından
sorumlu olmasına rağmen, yakın kıyılarda önemli su taşımalarından sorumlu
olabilir. Dalgalar bir çizgi üzerinde daha fazla veya daha kıyıya daha az
paralel kırıldığı zaman, kıyıya doğru önemli ölçüde su taşırlar. Kırıldıkları
zaman, su parçacıkları kıyıya doğru hareket ederek büyük bir momentuma sahip
olurlar ve kırılmadan önce dalganın iki katını aşan ortalama su hattı üzerinde
eğimli sahil oluşturabilirler.

Yağış etkisi yoğunluklu olarak
haliçlerde yaşanmaktadır. Kasırgalar geniş alanlar üzerine 300 mm'ye kadar
24 saat süreyle yağış bırakabilirler ve yağmur yoğunlukları yerel bölgelerde
daha yüksektir. Bunun sonucu olarak yağış hızlı bir şeklide suyun onları
kurutan nehirlere doğru kabarmasını sağlar. Bu da fırtına kaynaklı suların
okyanustan kabararak haliçlerden düşen yağışı karşılayarak, su seviyesinin
yakınındaki medcezirsel haliçlerde yükselmesine sebep olur.

Kabarma ve kıyıdaki dalga
yükseklikleri yapılandırma ve okyanus tabanının biyografyasından etkilenir.
Kıyı daha düşük bir dalgalanma, ancak daha yüksek ve daha güçlü bir dalga
üretme eğilimindedir sonradan kıyıya dik bir düşüş vardır ve dar bir raf veya
bir yakınında derin su üretir. Bu durum en iyi Florida nın güney kıyılarında
örneklenmiştir. Florida platosunun su derinliğinin 91 metreye ulaştığı
uçları, Palm Sahilinin 3.000 metre açıklarında ve yalnızca 7.000 metre açıklarında
uzanır: derinlik 180 metre üzerinde artar.

Aksine Kuzey Amerika boyunca
uzanan sahiller örneğin Teksas'dan Florida'ya Mexico-Gulf ya da Asya' daki
Bengal-Bay Uzun, hafif eğimli raflar ve sığ su derinliklerine sahiptir.
Florida'nın Gulf köşesinde, Florida Platosu 160 kilometre den daha
fazla Collier Ülkesinin Marco adasının açıklarında uzanır. Florida Keys ve anakara
arasında uzanan Florida Bay'ı oldukça sığdır; derinlikler genellikle 0,3 metre ve 2 metre. Bu alanlar fırtına dalgası kabarmalarına maruz
kalırlar ancak bunlar küçük dalgalardır. Farklılık daha derin dalgalarda,
kabarmanın aşağı doğru kabarmasından ve kasırgadan uzaklaşmasından kaynaklanır.
Ancak daha sığ ve nazikçe eğilimli raflara girerek, kabarma dağılamaz ancak
karaya doğru sürüklenir. Kara yüzeyinin topoğrafyası fırtına ölçülerindeki diğer bir önemli bir
unsurdur. Deniz seviyesinin altındaki yerler su baskınları için daha fazla risk
altındadır.

Verilen bir topoğrafya ve
derinlik ölçümü için kabarma yalnızca dalgaların zirve yüksekliklerinden
etkilenmez: fırtınanın büyüklüğü de kabarmanın zirvesini etkiler. Fırtına fazla alanı kapladıkça, gibi herhangi
bir fırtına ile yığılı su yüzüne bir çıkış yolu vardır ve bu kaçış mekanizması
(aynı tepe rüzgâr hızı için) dalgalanma kuvvetine orantılı olarak azalır.

Asya bölgelerinde, Filipinler,
tayfunların fırtına kabarmalarından en çok etkilenen alanlarından biridir çünkü
Japonya, Tayvan, Çin, Vietnam, Kamboçya'yı etkileyen tayfun yolları üzerinde
bulunur.

Tropikal siklonlar gibi yoğun
çöküntüler meteotsunami adı verilen kıyıdaki su yüksekliklerini birdenbire
yükselten bir tür kabarma oluşturabilirler. Derin siklonlar olması durumundaki
bu düşük atmosferik basınç ve içe doğru dönen kaldırılmış su kubbelerinin
altında ve fırtına ile tandem halinde yolculuk eden rüzgârlar nedeniyle oluşur.
Bu su kubbeleri hedef kıyıya ulaştığında, sığ bölgelerde şaha kalkarlar; deprem
sonucu oluşan tsunamilere benzerler.

Ekstratropikal kabarmalar
Tropikal Siklonlara benzer bir
şekilde, ekstra tropikal siklonlar da su yükselmesine sebep olurlar. Ancak,
çoğu tropikal siklon fırtına kabarmasının aksine, ekstra tropikal siklonlar sisteme
bağlı olarak daha geniş alanlarda daha uzun süreli daha yüksek su kabarmalarına
neden olurlar. Bu birçok sebep yüzünden olabilir örneğin fırtına boyutu,
sistemi fırtına kabarmasına maruz bırakacak farklı yöndeki rüzgârlar bunlardan
bazılarıdır.

Ekstra tropikal fırtına
kabarmasının başka bir bileşeni de negatif su seviyeleridir. Eğer güçlü rüzgârlar
açık denize doğru eserse, koy içindeki su seviyelerinin büyük ölçüde arttığı
durumlar meydana gelebilir ki bu da kıyıya bağlı gemiler için büyük bir tehdit
oluşturabilir. Eğer negatif su seviyeleri yeterince kötü ise, gemiler porttan
ayrılmayı engelleyerek deniz tabanına oturabilir.

Kuzey Amerika'da, ekstra siklon
fırtına kabarmaları Pasifik ve Alaska sahillerinde ve Atlantik Sahili'nin 31°N kuzeyinde oluşabilir. Ekstra tropikal
siklonlar Gulf sahili için de kış aylarında bu siklonlar sahili etkilediğinde
söz konusu olabilir.

13 Kasım 2009 Birleşik
Devletler'de önemli bir ekstra tropikal siklon fırtına kabarması olayını
kaydetti. Ida Kasırgasının ekstratropikal kalıntıları Birleşik Devletlerin
Güneydoğusunda Nor’easter ‘de gelişti. Olay sırasında, doğudan gelen fırtına
gücü rüzgârları, Chesapeake Koy’u gibi yerlere suyun girmesini zorlayarak düşük
basınç merkezinin kuzey çevrelerinde
belli günler mevcuttu. Su durmadan nehir ağzından kıyıya doğru biriktiği
için ve taze sular haliçe düştüğü için su seviyeleri önemli ölçüde arttı ve ve
normalin üzerinde 2,4 metre seviyelerinde Chesapeake’nin belli
bölgelerinde günler boyunca kaldı.

Kabarmanın ölçümü
Tahmini gelgit ve gözlemlenen su
artışı arasındaki farka bakılarak, kabarma kıyılardaki gelgitsel istasyonlarda
doğrudan ölçülebilir.Kabarmayı ölçmenin başka bir yolu da yaklaşan bir tropikal
siklonun kıyı şeridi boyunca basınç
dönüştürücülerin dağıtımıdır. Bu ilk defa 2005 yılındaki Rita Kasırgası için
test edilmiştir. Bu tip sensörler su altında kalacak bölgelere koyulabilir ve üzerindeki su yüksekliğini
doğru bir şekilde ölçebilirler.

Bir siklondan gelen dalgalanma
geriledikten sonra, sörveyörlerinin ekipleri fotoğrafları ve işaretleri yazılı
açıklamalar içeren titiz ve ayrıntılı süreçte, arazi üzerindeki yüksek su
işaretleri (HWM) haritasını çıkarırlar. HWM fırtına olay yerini ve sel
sularının yükselmesi gösterir. HWM incelendiğinde, su yüksekliği çeşitli
bileşenleri kırık olabilir eğer dalgalanma atfedilen kısmı tespit edilebilirse,
böylece, o işareti fırtına kabarması olarak sınıflandırılabilir. Aksi takdirde,
bu fırtına gelgit olarak sınıflandırılır. Karada HWM dikey verisi (bir referans
koordinat sistemi) referans alınmıştır. Değerlendirme sırasında, HWM işareti
güvene dayalı dört kategoriye ayrılır; "Mükemmel" dalgalanma sonrası
fırtına analizinde NHC tarafından kullanılan sadece HWM değerlendirildi.

Fırtına medceziri ve fırtına
kabarması olarak iki çeşit ölçü kullanılmaktadır. Fırtına gelgiti bir jeodezik dikey
referans noktasını (NGVD 29 veya NAVD 88) kullanılarak ölçülür.
Fırtına kabarması dalgaların normal hareketinin ötesinde
beklenen su yükselmesi olarak tanımlandığından, medcezir tahmininin iyi
bilinmesi ve kabarmaya maruz olan bölgelerdeki yavaş değişimini varsayımıyla
fırtına kabarması medcezir tahminlerini kullanarak ölçülür. Gelgitler bölgesel
olgular olduğundan, fırtına kabarması
yalnızca yakındaki mbir gelgit istasyonu ile
olan ilişkisine bakılarak ölçülebilir. Bir istasyonda gelgit tezgâh
işareti bilgileri o yerde deniz seviyesi (MSL) anlamına jeodezik datum dikey
bir çeviri sağlar, sonra gelgit tahmin çıkarılarak normal su yüksekliğinin
üstünde bir dalgalanma yüksekliği verir.

Slosh
Birleşik Devletlerdeki Ulusal
Kasırga Merkezi, kasırgaları açılımı Sea, Lake ve Overland Surges from
Hurricanes olan SLOSH Modelini kullanarak tahmine etmektedir. Model yüzde yirmi
oranında doğru tahminler yapmaktadır.. SLOSH girdileri tropikal siklonun merkez
basıncını, fırtına büyüklüğünü, siklonun ileri hareketi, yolu ve maksimum
korunan rüzgârlarını içermektedir. Önceden tanımlanmış ve SLOSH havzası adı
verilen bir grid üzerinde bölgesel
topoğrafya, haliç ve nehir uyumu, deniz tabanının derinliği, astronomik
gelgitlerin yanı sıra fiziksel özellikler de hesaba katılır. Örtüşen SLOSH
havzaları Amerika kıtasının kuzey ve güney kıyılarında tanımlanır. Bazı fırtına
simülasyonları birden fazla SLOSH havzası kullanabilirler. Örneğin Katrina
SLOSH modeli hem Ponchartrainn Gölü/ New Orleans Havzası için hem de Missisipi
Ses Havzası için Meksika toprak kaymasının kuzey Gulf'u için kullanıldı.
Modelden alınan en son çıktı suyun maximum dış örtüsünü, başka bir deyişle her
bölgede bulunan MEOW, verir. Tahmin belirsizliklerini kaldırmak içim,
genellikle çeşitli modeller değişken girdi parametreleriyle MOMs, yani Maximum
of Maximums, haritaları oluşturmak için çalışır. Ve kasırga tahliye çalışmaları
için, temsili izlerden oluşan bir fırtına ailesi, değişen yoğunluk, yarıçap ve
hızlarda, herhangi bir tropikal siklon oluşumu için en kötü durum su
yükseklikleri üretmek için modellenmiştir. Bu çalışmaların sonuçları genellikle
SLOSH un birkaç bin defa çalıştırılmasıyla oluşturulur. Bu çalışmalar çeşitli
devletler için, Federal Acil Durum Yönetim Ajansı sözleşme kapsamında, USACE
tarafından tamamlanan ve onların Hurricane Tahliye Çalışmaları (HES) web
sitesinde mevcuttur edilmiştir .Onlar asgari SSHS kategorisini tanımlamak için
gölgeli kıyı ilçe haritaları, dahil ilçenin her alanda, sellere neden olur kasırga
.

Azaltma
Meteorolojisel çalışmalar ciddi
fırtına ve kasırgalar hakkında uyarsa bile, kıyısal sel riskinin yüksek olduğu
bölgelerde özel fırtına kabarması uyarıları bulunmaktadır. Bunlar örneğin
Hollanda, İspanya, Amerika Birleşik Devletleri ve Birleşik Krallık'ta uygulanmıştır.

1953 Kuzey Denizi Sel'inden sonra sonra tanıtılan bir profilaktik yöntem baraj ve baraj kapakları (fırtına dalgalanma bariyerleri) kurulmasıdır. Bunlar arazi fırtına kabarması tehdidi altında iken serbest geçişe izin verecek şekilde açık ancak arazi fırtına kabarması tehdidi altında iken kapalıdır. Büyük fırtına kabarması bariyerleri Hollanda'daki Oosterscheldekering ve Maeslantkering dir ve bunlar Delta Work, Londra’daki TheThames Barrier ve Rusya'daki Sankt-Peterburg projelerinin de bir parçasıdırlar.

Hollanda'da kullanımda olan başka
bir modern gelişme de, yüzer yapılı ıslak toprakların köşelerinde, konut
alanlarının kurulmasıdır. Bu ıslak topraklar akarsuları yer temin eder ve
kabarmalar çevredeki yapılara zarar vermez. Bunun yanı sıra bir yandan doğal
yapıyı korurken bir yandan da dalgalanmaları ve bentlerin vereceği zararları da
önlemiş olurlar.

Anakaralar için fırtına denizden
yaklaştığı zaman, karadan yaklaşmasına göre daha büyük bir tehdit
oluşturmaktadır.

Notlar